(57)【要約】【課題】発熱体を備える機器を冷却する電子冷却装置に関し、冷却効率を向上させ、被冷却物を有する基板への取付を簡単にする。【解決手段】吸熱面１０ａと放熱面１０ｂとを有する熱電モジュール１０と、放熱面１０ｂと熱的に接続する放熱部材２０と、一方の面が吸熱面１０ａと熱的に接続し、他方の面が被冷却物４０と熱的に接続した熱伝導部材３０と、被冷却物４０と熱伝導部材３０を固定するための部材であって、熱伝導部材３０に取り付けられる係合部材５０とからなり、係合部材５０と被冷却物４０を保持している基板４５と固定するため、放熱部材２０からの熱伝導による侵入を防止しすることにより、冷却効率を向上することができる。また、背面から貫通孔を開けられない被冷却物４０に対しても被冷却物４０と熱伝導部材３０とを密着することができる。【選択図】  図１
2005019792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸熱面と放熱面とを有する熱電モジュールと、前記放熱面と熱的に直接または間接的に接続する放熱部材と、一方の面が前記吸熱面と熱的に接続し、他方の面が被冷却物と熱的に直接または間接的に接続する熱伝導部材と、前記被冷却物と前記熱伝導部材を固定するための部材であって、前記熱伝導部材に取り付けられる係合部材とからなる電子冷却装置。
【請求項２】
熱電モジュールと少なくとも熱伝導部材の前記熱電モジュール側部分とを収納する箱体を備え、放熱部材は前記箱体に固定されており、前記熱伝導部材は、前記箱体と前記熱伝導部材との間に設けられる弾性部材により前記熱電モジュールに付勢されている請求項１記載の電子冷却装置。
【請求項３】
係合部材は、略平板状であり熱伝導部材が貫通する孔と前記孔の周上の少なくとも一辺に前記熱伝導部材と面接触するように切り起こされた切り起こしとを備え、前記切り起こしと前記熱伝導部材とを固定手段で固定することを特徴とする請求項１または２に記載の電子冷却装置。
【請求項４】
熱伝導部材の被冷却物側の面と略平行に熱伝導部材に切り込みを設け、係合部材を前記切り込みと嵌合したことを特徴とする請求項１または２に記載の電子冷却装置。
【請求項５】
熱伝導部材は係合部材を介して被冷却物と熱的に接続する請求項１または２に記載の電子冷却装置。
【請求項６】
熱伝導部材と係合部材を接着剤により固定したことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の電子冷却装置。
【請求項７】
熱伝導部材と係合部材を溶接又は半田付けにより固定したことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の電子冷却装置。
【請求項８】
熱伝導部材と係合部材をビス止めにより固定したことを特徴とする請求項３または５に記載の電子冷却装置。
【請求項９】
係合部材が熱不良導材料で構成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子冷却装置。
【請求項１０】
係合部材を構成する熱不良導部材が樹脂材料であることを特徴とする請求項９に記載の電子冷却装置。
【請求項１１】
係合部材が熱良導材料で構成されたことを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の電子冷却装置。
【請求項１２】
係合部材を構成する熱良導材料が金属材料であることを特徴とする請求項１１に記載の電子冷却装置。
【請求項１３】
係合部材を構成する熱良導材料が熱良導に方向性がある材料であることを特徴とする請求項１１に記載の電子冷却装置。
【請求項１４】
被冷却物が取り付けられている基板と、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電子冷却装置とからなり、前記電子冷却装置の係合部材と前記基板を固定手段により固定した機器。
【請求項１５】
被冷却物が取り付けられている基板と係合部材をビス止めするとともに、ビス頭と前記係合部材もしくは前記被冷却物が取り付けられている前記基板間に押圧力手段を挿入したことを特徴とする請求項１４に記載の機器。
【請求項１６】
押圧力手段がバネであることを特徴とする請求項１５に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はペルチェ効果や熱電子のトンネル効果などによって機能する熱電変換デバイスを利用し、コンピュータなど発熱体を備える機器を冷却する電子冷却装置と、それを備えた機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ペルチェ効果によって機能する熱電変換デバイスを利用した電子冷却装置が使用されている。
【０００３】
従来の電子冷却装置は、熱電モジュールの放熱面に放熱部材を熱的に接続し、冷却面に冷却部材を熱的に接続したものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の電子冷却装置を説明する。
【０００５】
図７は、従来の電子冷却装置の取付構造図である。図７に示すように、従来の電子冷却装置は、熱電モジュール１と放熱ヒートシンク２とから構成されている。
【０００６】
被冷却物３は熱電モジュール１の吸熱面１ａに熱的に接続されており、放熱面１ｂは放熱ヒートシンク２に熱的に接続されている。熱電モジュール１と放熱ヒートシンク２と被冷却物３の中央部にそれぞれ貫通孔４，５，６が設けられている。ボルト７を貫通孔４，５，６に通して、ナット８で締め付けることにより被冷却物３と熱電モジュール１及び放熱ヒートシンク２が固定されている。
【０００７】
以上のように構成された電子冷却装置について、以下その動作を説明する。
【０００８】
まず、熱電モジュール１に通電することにより、吸熱面１ａは冷却され、被冷却物３が冷却される。一方、放熱面１ｂでは発熱し、放熱ヒートシンク２に熱が伝わり、ファン（図示せず）の送風により放熱される。
【０００９】
この際、ボルト７とナット８により被冷却物３と熱電モジュール１と放熱ヒートシンク２を締め付けて固定されているため、吸熱面１ａと被冷却物３及び放熱面１ｂと放熱ヒートシンク２の密着が促進され、それぞれの接触抵抗が低減されて、冷却効率が向上する。
【００１０】
【特許文献１】
実開平３−１０５６２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、放熱側ヒートシンク２や放熱面１ｂの高温部材と被冷却物３がボルト７で連結されているため、ボルト７を伝って高温部材から被冷却物３に熱が伝わるため冷却効率が低下するという欠点があった。
【００１２】
本発明は従来の課題を解決するもので、冷却効率が大きい電子冷却装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的は、信頼性の高い電子冷却装置を提供することである。
【００１４】
また、上記従来の構成では、被冷却物３に貫通孔５を設けているため、貫通孔５が設けられない被冷却物３への取付ができないという欠点があった。
【００１５】
本発明の他の目的は、貫通孔が設けられない被冷却物への取付も可能とする電子冷却装置を提供することである。
【００１６】
また、上記従来の構成では、被冷却物３と熱電モジュール１と放熱ヒートシンク２がボルト７とナット８で固定されているため、熱電モジュール１の吸熱面１ａと放熱面２ｂの温度差により生じる熱応力を緩和できず、熱電モジュール１を破壊してしまい、信頼性が低いという欠点があった。
【００１７】
本発明の他の目的は、信頼性の高い電子冷却装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の電子冷却装置の発明は、吸熱面と放熱面とを有する熱電モジュールと、前記放熱面と熱的に直接または間接的に接続する放熱部材と、一方の面が前記吸熱面と熱的に接続し、他方の面が被冷却物と熱的に直接または間接的に接続する熱伝導部材と、前記被冷却物と前記熱伝導部材を固定するための部材であって、前記熱伝導部材に取り付けられる係合部材とからなるものであり、熱伝導部材に取り付けられる係合部材と被冷却物を保持している基板等とを固定できるため、放熱部材の熱が被冷却物を保持している基板等に熱伝導することを防止して、冷却効率を向上することができる。また、背面から貫通孔を開けられない被冷却物に対しても被冷却物と熱伝導部材とを密着することができる。
【００１９】
請求項２に記載の電子冷却装置の発明は、請求項１記載の発明に加えて、熱電モジュールと少なくとも熱伝導部材の前記熱電モジュール側部分とを収納する箱体を備え、放熱部材は前記箱体に固定されており、前記熱伝導部材は、前記箱体と前記熱伝導部材との間に設けられる弾性部材により前記熱電モジュールに付勢されているものであり、請求項１に記載の発明の作用に加えて、熱電モジュールの放熱面と吸熱面の温度差によって生じる熱応力を熱伝導部材を介して、弾性部材で吸収することができ、熱電モジュールの破壊が防止できるため、電子冷却装置の信頼性が向上する。
【００２０】
請求項３に記載の電子冷却装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、係合部材は、略平板状であり熱伝導部材が貫通する孔と前記孔の周上の少なくとも一辺に前記熱伝導部材と面接触するように切り起こされた切り起こしとを備え、前記切り起こしと前記熱伝導部材とを固定手段で固定するものであり、請求項１または２に記載の発明の作用に加えて、切り起こしと熱伝導部材を接着剤やビス止め等の固定手段で接合するため、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減が図れる。
【００２１】
請求項４に記載の電子冷却装置の発明は、請求項１または２に記載の発明において、熱伝導部材の被冷却物側の面と略平行に熱伝導部材に切り込みを設け、係合部材を前記切り込みと嵌合したものであり、請求項１または２に記載の発明の作用に加えて、係合部材と熱伝導部材の接合を容易にし、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減が図れる。
【００２２】
請求項５に記載の電子冷却装置の発明は、請求項１または２に記載の発明における熱伝導部材が、係合部材を介して被冷却物と熱的に接続するものであり、請求項１または２に記載の発明の作用に加えて、熱伝導部材と係合部材が簡単な形状でよく、製造コストの削減が図れる。
【００２３】
請求項６に記載の電子冷却装置の発明は、請求項３から５のいずれか一項に記載の発明における熱伝導部材と係合部材を接着剤により固定したものであり、請求項３から５のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、熱伝導部材と係合部材の接合を容易にし、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減が図れる。
【００２４】
請求項７に記載の電子冷却装置の発明は、請求項３から５のいずれか一項に記載の発明において、熱伝導部材と係合部材を溶接又は半田付けにより固定したものであり、請求項３から５のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、熱伝導部材と係合部材との接合面の熱抵抗を小さくすることができ、電子冷却装置の冷却効率を向上できる。
【００２５】
請求項８に記載の電子冷却装置の発明は、請求項３または５に記載の発明において、熱伝導部材と係合部材をビス止めにより固定したものであり、請求項３または５に記載の発明の作用に加えて、熱伝導部材と係合部材の取り外しを容易に行うことができ、サービス性が向上する。
【００２６】
請求項９に記載の電子冷却装置の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明における係合部材が、熱不良導材料で構成されたものであり、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、係合部材を通して雰囲気空気中から侵入する熱量を低減することができ、冷却効率を向上できる。
【００２７】
請求項１０に記載の電子冷却装置の発明は、請求項９に記載の発明における係合部材を構成する熱不良導部材に、樹脂材料を用いたものであり、請求項９に記載の発明の作用に加えて、係合部材を容易に製造することができ、製造コストの低減が図れる。
【００２８】
請求項１１に記載の電子冷却装置の発明は、請求項５から８のいずれか一項に記載の発明における係合部材が、熱良導材料で構成されたものであり、請求項５から８のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、被冷却物から発生する熱を効率よく熱伝導部材に伝えることができ、冷却効率を向上することができる。
【００２９】
請求項１２に記載の電子冷却装置の発明は、請求項１１に記載の発明における係合部材を構成する熱良導材料に、金属材料を用いたものであり、請求項１１に記載の発明の作用に加えて、加工しやすく、工数の低減を図ることができる。
【００３０】
請求項１３に記載の電子冷却装置の発明は、請求項１１に記載の発明における係合部材を構成する熱良導材料に、熱良導に方向性がある材料を用いたものであり、請求項１１に記載の発明の作用に加えて、雰囲気温度が被冷却物温度よりも大きい場合、熱良導方向を熱伝導部材から被冷却物に向かう方向に取ることにより、雰囲気空気からの熱の侵入を防ぐことができ冷却効率が向上する。また、雰囲気温度が被冷却物温度よりも小さいとき、熱良導方向を熱伝導部材から被冷却物に向かう方向と垂直な方向にとることにより、係合部材を介して雰囲気空気中に被冷却物からの発熱を放散することができ、冷却効率を向上することができる。
【００３１】
請求項１４に記載の機器の発明は、被冷却物が取り付けられている基板と、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電子冷却装置とからなり、前記電子冷却装置の係合部材と前記基板を固定手段により固定したものであり、被冷却物が取り付けられている基板と係合部材を固定するため、被冷却物と係合部材とを直接取り付けられない場合でも被冷却物と係合部材とを固定することができる。ここで基板とは、基板を固定もしくは保持するためのホルダーや基板を搭載する機器への取付部材も含むものとする。
【００３２】
請求項１５に記載の機器の発明は、請求項１４に記載の発明において、被冷却物が取り付けられている基板と係合部材をビス止めするとともに、ビス頭と前記係合部材もしくは前記被冷却物が取り付けられている前記基板間に押圧力手段を挿入したものであり、請求項１４に記載の発明の作用に加えて、基板と係合部材をビス止めするため、固定が簡単に行えるとともに、ビス頭と係合部材もしくは被冷却物が取り付けられている基板間に押圧力手段を挿入したため、被冷却物と熱伝導部材とを適正な圧力で固定することができ、被冷却物の破壊を防ぐとともに、被冷却物と熱伝導部材間の接触熱抵抗を低減でき、冷却効率を向上することができる。
【００３３】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明における押圧力手段に、バネを用いたものであり、請求項１５に記載の発明の作用に加えて、取り扱いがしやすく、安価なバネを用いることにより、製造コストの低減を図ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による電子冷却装置を備えた機器の断面図である。
【００３６】
図１において、熱電モジュール１０は、吸熱面１０ａと放熱面１０ｂを有し、所定方向に電流を流すことにより吸熱面１０ａが冷却され、放熱面１０ｂが加熱される。
【００３７】
放熱部材２０は放熱面１０ｂに熱的に接続している。放熱部材２０は放熱面１０ｂからの熱を拡散し、伝熱面を広げることにより雰囲気空気中に効率よく放熱するための部材であり、ヒートシンク等が用いられる。また、材質としては、熱伝導性が優れたグラファイトや金属系の材料、例えばアルミニウムや銅及びそれらの合金が用いられる。
【００３８】
また吸熱面１０ａは熱伝導部材３０を介して被冷却物４０と熱的に接続している。熱伝導部材３０は熱伝導性に優れたグラファイトやアルミニウム等の金属材料が使用できる。被冷却物４０はコンピュータに搭載されているＣＰＵ（中央処理装置）等が挙げられる。被冷却物４０は基板４５上に固定されている。
【００３９】
図２は本実施の形態１に用いる係合部材５０の斜視図である。係合部材５０は略平板状であり熱伝導部材３０が貫通する孔６０と孔６０の周上の少なくとも一辺に熱伝導部材３０と面接触するように切り起こされた切り起こし７０を設けてある。
【００４０】
なお、本実施の形態１の熱伝導部材３０は、角柱状であるが、円柱状の熱伝導部材３０でもよく、この場合、係合部材５０上に設ける孔形状は円形である。また、切り起し７０は円周上の全部又は一部に設けることとなる。
【００４１】
係合部材５０は熱伝導部材３０と固定手段８０により固定されている。係合部材５０は熱不良導材料で構成されており、成形のしやすさと強度の観点から樹脂材料、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等が望ましい。本実施の形態では固定手段８０にビス止めを用いており、固定手段の取り外しが容易であり、サービス性が向上する利点がある。その他、接着剤や溶接や半田付け等の固定方法を用いても良い。
【００４２】
箱体９０と放熱部材２０とはビス止めにより固定している。また、熱電モジュール１０と熱伝導部材３０の熱電モジュール１０との接触側の一部を収納している。箱体９０と熱伝導部材３０との間に設けられる弾性部材１００により、熱電モジュール１０に付勢されるとともに、吸熱面１０ａと放熱面１０ｂの温度差により生じる熱応力を弾性部材１００により緩和している。弾性部材１００はゴム材料や板バネ等のバネ材料が使用できる。
【００４３】
被冷却物４０と熱伝導部材３０は係合手段５０と基板４５とをビス１１０で締め付けることによって固定している。また、ビス頭１２０と係合手段５０間に押圧力手段１３０を設けており、一定の適正な圧力で被冷却物４０と熱伝導部材３０を固定している。押圧力手段１３０はバネ材料で構成されており、取り扱いがしやすく、安価なバネを用いることにより、製造コストの低減を図ることができる。
【００４４】
なお、基板４５には基板４５を固定または保持し、コンピューター等の本体に搭載する際、コンピューター本体に取り付けるため等のホルダーも含む。
【００４５】
以上のように構成された電子冷却装置について、以下その動作を説明する。
【００４６】
リード線１４０を通して、熱電モジュール１０に通電することにより、吸熱面１０ａは冷却され、放熱面１０ｂは加熱される。放熱面１０ｂの熱は放熱部材２０に伝わり、ファン（図示せず）等により送られた空気と熱交換する。
【００４７】
一方、吸熱側では、被冷却物４０で発生した熱は熱伝導部材３０を通って、熱電モジュール１０の吸熱面１０ａで吸熱される。この際、被冷却物４０を取り付けている基板４５と係合部材５０とがビス１１０で固定しているため、被冷却物４０に貫通孔を設けることなく、被冷却物４０に電子冷却装置を取り付けることができる。
【００４８】
また、ビス頭１２０と係合部材５０間に押圧力手段１３０を設けており、適正な圧力で被冷却物４０と電子冷却装置を密着させることができ、締め付けすぎによる被冷却物４０の破壊を防止するとともに、密着不足による熱抵抗の増大を防止し、冷却効率を向上することができる。
【００４９】
さらに、吸熱面１０ａと放熱面１０ｂの温度差により、熱応力が生じ、熱電モジュール１０にひずみが生じるが、この変異分を弾性部材１００が吸収することにより、熱電モジュール１０の破壊を防止し、信頼性が向上する。
【００５０】
以上のように本実施の形態の電子冷却装置を用いた機器は、吸熱面１０ａと放熱面１０ｂとを有する熱電モジュール１０と、放熱面１０ｂと熱的に接合する放熱部材２０と、一方の面が吸熱面１０ａと熱的に接続し、他方の面が被冷却物４０と熱的に接続した熱伝導部材３０と、被冷却物４０と熱伝導部材３０を固定するための部材であって、熱伝導部材３０に取り付けられる係合部材５０とからなり、係合部材５０と被冷却物４０を保持している基板４５と固定するため、放熱部材２０からの熱伝導による侵入を防止しすることにより、冷却効率を向上することができる。また、背面から貫通孔を開けられない被冷却物４０に対しても被冷却物４０と熱伝導部材３０とを密着することができる。
【００５１】
また、熱電モジュール１０と少なくとも熱伝導部材２０の熱電モジュール１０側部分とを収納した箱体９０を設け、放熱部材２０は箱体９０に固定されており、熱伝導部材３０は、箱体９０と熱伝導部材３０との間に設けられる弾性部材１００により熱電モジュール１０に付勢した構成であり、箱体９０と熱伝導部材３０は弾性部材１００を介して係合しており、熱電モジュール１１０の放熱面１０ｂと吸熱面１０ａの温度差によって生じる熱応力を熱伝導部材３０を介して、弾性部材１００で吸収することができ、熱電モジュール１０の破壊を防止できるため、電子冷却装置の信頼性が向上する。
【００５２】
また、係合部材５０に熱伝導部材３０を貫通させる孔６０と孔６０の周上の２辺に切り起こし７０を設け、切り起こし７０と熱伝導部材３０を固定手段８０で固定したもので、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減が図れる。
【００５３】
また、係合部材５０が熱不良導材料の樹脂材料ＰＰＳで構成されたものであり、係合部材５０を通して雰囲気空気中から侵入する熱量を低減することができ、冷却効率を向上することができるとともに、係合部材５０を容易に製造することができ、製造コストの低減が図れる。
【００５４】
また、被冷却物４０と被冷却物４０が取り付けられている基板４５とを備え、係合部材５０と基板４５を固定手段により固定したものであり、被冷却物４０が取り付けられている基板４５と係合部材５０を固定するため、被冷却物４０と係合部材５０とを直接取り付けられない場合でも被冷却物４０と係合部材５０とを固定することができる。
【００５５】
また、被冷却物４０が取り付けられている基板４５と係合部材５０をビス１１０で固定するとともに、ビス頭１２０と係合部材５０が取り付けられている基板４５間にバネ材料で構成された押圧力手段１３０を挿入したものであり、基板４５と係合部材５０をビス１１０止めするため、固定が簡単に行えるとともに、ビス頭１２０と係合部材５０と基板４５間に押圧力手段１３０を挿入したため、被冷却物４０と熱伝導部材３０とを適正な圧力で固定することができ、被冷却物４０の破壊を防ぐとともに、被冷却物４０と熱伝導部材３０間の接触熱抵抗を低減でき、冷却効率を向上することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
本実施の形態の電子冷却装置の構成で実施の形態１と同じ構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５７】
図３は本実施の形態２の電子冷却装置の断面図である。
【００５８】
図３において、熱電モジュール１０、放熱部材２０、箱体９０、弾性部材１００、ビス１１０、ビス頭１２０及び押圧力手段１３０は実施の形態１と同じ構成であるため詳細な説明は省略する。
【００５９】
熱伝導部材２００は熱電モジュール１０の吸熱面１０ａと被冷却物４０とを熱的に接続している。熱伝導部材２００には被冷却物４０との接触面と略平行に切り込み２１０が設けられている。
【００６０】
図４は本実施の形態２で用いられている係合部材２２０の斜視図である。係合部材２２０にはコ字状の切り込み２１０が設けられている。熱電モジュール１０と熱伝導部材２００と弾性部材１００を箱体９０に収納し、箱体９０と放熱部材２０とを固定した後、切り込み２１０と係合部材２２０に設けているコ字状の切り込み２１０を嵌合して熱伝導部材２００と固定するため、容易に熱伝導部材２００と係合部材２１０とを固定することができ、工数の低減が図れ製造コストを低減することができる。
【００６１】
以上のように構成された電子冷却装置について、以下その動作を説明する。
リード線１４０を通して、熱電モジュール１０に通電することにより、吸熱面１０ａは冷却され、放熱面１０ｂは加熱される。放熱面１０ｂの熱は放熱部材２０に伝わり、ファン（図示せず）等により送られた空気と熱交換する。一方、吸熱側では、被冷却物４０で発生した熱は熱伝導部材２００を通って、熱電モジュール１０の吸熱面１０ａで吸熱される。
【００６２】
この際、被冷却物４０を取り付けている基板４５と係合部材２２０とがビス１１０で固定しているため、被冷却物４０に貫通孔を設けることなく、被冷却物４０に電子冷却装置を取り付けることができる。
【００６３】
また、ビス頭１２０と係合部材２１０間に押圧力手段１３０を設けており、適正な圧力で被冷却物４０と電子冷却装置を密着させることができ、締め付けすぎによる被冷却物４０の破壊を防止するとともに、密着不足による熱抵抗の増大を防止し、冷却効率を向上することができる。
【００６４】
さらに、吸熱面１０ａと放熱面１０ｂの温度差により、熱応力が生じ、熱電モジュール１０にひずみが生じるが、この変異分を弾性部材１００が吸収することにより、熱電モジュール１０の破壊を防止し、信頼性が向上する。
【００６５】
以上のように本実施の形態の電子冷却装置を用いた機器は、熱伝導部材２００の被冷却物４０側の面と略平行に熱伝導部材２００に切り込み２１０を設け、係合部材２２０を切り込み２１０と嵌合したものであり、係合部材２２０と熱伝導部材２００の接合を容易にし、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減を図ることができる。
【００６６】
（実施の形態３）
本実施の形態の電子冷却装置の構成で実施の形態１及び実施の形態２と同じ構成については同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６７】
図５は本実施の形態３の電子冷却装置の断面図である。
【００６８】
図５において、熱電モジュール１０、放熱部材２０、箱体９０、弾性部材１００、ビス１１０、ビス頭１２０及び押圧力手段１３０は実施の形態１と同じ構成であるため詳細な説明は省略する。
【００６９】
図６は本実施の形態３で用いる係合部材３１０の斜視図である。係合部材３１０は熱伝導部材３００と被冷却物４０の間に配置しており、係合部材３１０の被冷却物４０側面からビス３２０により熱伝導部材３００と固定している。ビス３２０で熱伝導部材３００と係合部材３１０を固定しているため、取り外しが簡単に行え、サービス性が向上する。
【００７０】
本実施の形態３では、ビス止めにより、係合部材３１０と熱伝導部材３００とを固定したが、接着剤により固定しても良く、接着剤を用いることにより、簡単に固定することができ、製造コストの低減が図れる。また、溶接や半田付けによる固定でも良く、接合面が強固に接合されるとともに、ロウ材は熱伝導率が大きいため、熱抵抗を大幅に低減することができ、冷却効率が向上する。
【００７１】
また、係合部材３１０は熱良導材料で構成されており、本実施の形態３では金属系のアルミニウムで構成されている。アルミニウムは熱伝導率が大きいのに加えて、安価で、成形しやすいので、製造コストが低減できる。
【００７２】
以上のように構成された電子冷却装置について、以下その動作を説明する。
【００７３】
リード線１４０を通して、熱電モジュール１０に通電することにより、吸熱面１０ａは冷却され、放熱面１０ｂは加熱される。放熱面１０ｂの熱は放熱部材２０に伝わり、ファン（図示せず）等により送られた空気と熱交換する。
【００７４】
一方、吸熱側では、被冷却物４０で発生した熱は係合部材３１０に伝わり、熱伝導部材２００を通って、熱電モジュール１０の吸熱面１０ａで吸熱される。この際、被冷却物４０を取り付けている基板４５と係合部材３１０とがビス１１０で固定しているため、被冷却物４０に貫通孔を設けることなく、被冷却物４０に電子冷却装置を取り付けることができる。
【００７５】
また、ビス頭１２０と係合部材２１０間に押圧力手段１３０を設けており、適正な圧力で被冷却物４０と電子冷却装置を密着させることができ、締め付けすぎによる被冷却物４０の破壊を防止するとともに、密着不足による熱抵抗の増大を防止し、冷却効率を向上することができる。
【００７６】
さらに、吸熱面１０ａと放熱面１０ｂの温度差により、熱応力が生じ、熱電モジュール１０にひずみが生じるが、この変異分を弾性部材１００が吸収することにより、熱電モジュール１０の破壊を防止し、信頼性が向上する。
【００７７】
さらに、係合部材３１０に熱良導に方向性がある材料、例えばグラファイトを用いても良く、周囲温度が被冷却物４０の温度よりも大きい場合、熱良導方向を図５のｙ方向にとることにより、被冷却物４０の発熱を熱伝導部材３００に効率よく伝えることができるとともに、係合部材３１０をとおして侵入する熱量を低減することができ、冷却効率が向上する。
【００７８】
逆に、周囲温度が被冷却物４０の温度よりも小さい場合、熱良導方向を図５のｘ方向にとることにより、被冷却物４０の発熱が熱伝導部材３００のみならず係合部材３１０に伝わり、係合部材３１０を介して周囲空気に放熱することにより、冷却効率を向上することができる。
【００７９】
以上のように本実施の形態の電子冷却装置を用いた機器は、熱伝導部材３００が係合部材３１０を介して被冷却物４０と熱的に接続したもので、熱伝導部材３００と係合部材３１０が簡単な形状よく、製造コストの削減を図ることができる。
【００８０】
また、熱伝導部材３００と係合部材３１０をビス３２０止めにより固定したものであり、熱伝導部材３００と係合部材３１０の取り外しを容易に行うことができ、サービス性を向上することができる。
【００８１】
また、熱伝導部材３００と係合部材３１０を接着剤により固定しても良く、接着剤で固定することにより、熱伝導部材３００と係合部材３１０の接合を容易にし、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減が図れる。
【００８２】
また、熱伝導部材３００と係合部材３１０を溶接又は半田付けにより固定しても良く、熱伝導部材３００と係合部材３１０との接合面の熱抵抗を小さくすることができ、電子冷却装置の冷却効率を向上することができる。
【００８３】
また、係合部材３１０は熱良導材料であるアルミニウムであり、加工しやすく、工数の低減を図ることができるとともに、安価であるため材料コストも低減できる。
【００８４】
さらに、合部材３１０に熱良導に方向性がある材料、例えばグラファイトを用いても良く、周囲温度が被冷却物４０の温度よりも大きい場合、熱良導方向を図５のｙ方向にとることにより、被冷却物４０の発熱を熱伝導部材３００に効率よく伝えることができるとともに、係合部材３１０をとおして侵入する熱量を低減することができ、冷却効率が向上する。
【００８５】
逆に、周囲温度が被冷却物４０の温度よりも小さい場合、熱良導方向を図５のｘ方向にとることにより、被冷却物４０の発熱が熱伝導部材３００のみならず係合部材３１０に伝わり、係合部材３１０を介して周囲空気に放熱することにより、冷却効率を向上することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明は、一方の面が熱電モジュールの吸熱面と熱的に接続し他方の面が被冷却物と熱的に直接または間接的に接続する熱伝導部材と、被冷却物とを固定するための係合部材を、前記熱伝導部材に取り付けたことにより、熱伝導部材に取り付けられる係合部材と被冷却物を保持している基板等とを固定できるため、放熱部材の熱が被冷却物を保持している基板等に熱伝導することを防止して、冷却効率を向上することができる。また、背面から貫通孔を開けられない被冷却物に対しても被冷却物と熱伝導部材とを密着することができる。
【００８７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、熱電モジュールと少なくとも熱伝導部材の前記熱電モジュール側部分とを収納する箱体に放熱部材を固定し、前記箱体と前記熱伝導部材との間に設けた弾性部材により前記熱伝導部材を前記熱電モジュール側に付勢させることにより、熱電モジュールの放熱面と吸熱面の温度差によって生じる熱応力を熱伝導部材を介して、弾性部材で吸収することができ、熱電モジュールの破壊が防止できるため、電子冷却装置の信頼性が向上する。
【００８８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明における係合部材が、略平板状で、且つ、熱伝導部材が貫通する孔と前記孔の周上の少なくとも一辺に前記熱伝導部材と面接触するように切り起こされた切り起こしとを備え、前記切り起こしと前記熱伝導部材とを固定手段で固定するので、切り起こしと熱伝導部材を接着剤やビス止め等の固定手段で接合でき、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減が図れ、製造コストの低減を図ることができる。
【００８９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、熱伝導部材の被冷却物側の面と略平行に熱伝導部材に切り込みを設け、係合部材を前記切り込みと嵌合したので、係合部材と熱伝導部材の接合を容易にし、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減が図ることができる。
【００９０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明における熱伝導部材が、係合部材を介して被冷却物と熱的に接続するようにしたので、熱伝導部材と係合部材が簡単な形状でよく、製造コストの削減が図れる。
【００９１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項３から５のいずれか一項に記載の発明における熱伝導部材と係合部材を接着剤により固定するので、熱伝導部材と係合部材の接合を容易にし、電子冷却装置の組立が簡単になり、工数の低減が図ることができる。
【００９２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項３から５のいずれか一項に記載の発明における熱伝導部材と係合部材を溶接又は半田付けにより固定するので、熱伝導部材と係合部材との接合面の熱抵抗を小さくすることができ、電子冷却装置の冷却効率を向上できる。
【００９３】
また、請求項８に記載の発明は、請求項３または５に記載の発明における熱伝導部材と係合部材をビス止めにより固定するので、熱伝導部材と係合部材の取り外しを容易に行うことができ、サービス性を向上させることができる。
【００９４】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明における係合部材を、熱不良導材料で構成したので、係合部材を通して雰囲気空気中から侵入する熱量を低減することができ、冷却効率を向上させることができる。
【００９５】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明における係合部材を構成する熱不良導部材に、樹脂材料を用いたので、係合部材を容易に製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００９６】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項５から８のいずれか一項に記載の発明における係合部材を、熱良導材料で構成したので、被冷却物から発生する熱を効率よく熱伝導部材に伝えることができ、冷却効率を向上させることができる。
【００９７】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明における係合部材を構成する熱良導材料に、金属材料を用いたので、加工しやすく、工数の低減を図ることができる。
【００９８】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の発明における係合部材を構成する熱良導材料に、熱良導に方向性がある材料を用いたので、雰囲気温度が被冷却物温度よりも大きい場合、熱良導方向を熱伝導部材から被冷却物に向かう方向に取ることにより、雰囲気空気からの熱の侵入を防ぐことができ冷却効率が向上する。また、雰囲気温度が被冷却物温度よりも小さいとき、熱良導方向を熱伝導部材から被冷却物に向かう方向と垂直な方向にとることにより、係合部材を介して雰囲気空気中に被冷却物からの発熱を放散することができ、冷却効率を向上することができる。
【００９９】
また、請求項１４に記載の発明は、被冷却物が取り付けられている基板と、請求項１から１３のいずれか一項に記載の電子冷却装置とからなり、前記電子冷却装置の係合部材と前記基板を固定手段により固定した機器であり、被冷却物が取り付けられている基板と係合部材を固定するため、被冷却物と係合部材とを直接取り付けられない場合でも被冷却物と係合部材とを固定することができる。
【０１００】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の発明において、被冷却物が取り付けられている基板と係合部材をビス止めするとともに、ビス頭と前記係合部材もしくは前記被冷却物が取り付けられている前記基板間に押圧力手段を挿入したので、基板と係合部材をビス止めするため、固定が簡単に行えるとともに、ビス頭と係合部材もしくは被冷却物が取り付けられている基板間に押圧力手段を挿入したため、被冷却物と熱伝導部材とを適正な圧力で固定することができ、被冷却物の破壊を防ぐとともに、被冷却物と熱伝導部材間の接触熱抵抗を低減でき、冷却効率を向上させることができる。
【０１０１】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明における押圧力手段にバネを用いたので、取り扱いがしやすく、安価なバネを用いることにより、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による電子冷却装置を備えた機器の断面図
【図２】同実施の形態の係合部材の斜視図
【図３】本発明の実施の形態２による電子冷却装置を備えた機器の断面図
【図４】同実施の形態の係合部材の斜視図
【図５】本発明の実施の形態３による電子冷却装置を備えた機器の断面図
【図６】同実施の形態の係合部材の斜視図
【図７】従来技術の電子冷却装置の断面図
【符号の説明】
１０    熱電モジュール
１０ａ  吸熱面
１０ｂ  放熱面
２０    放熱部材
３０，２００，３００  熱伝導部材
４０    被冷却物
４５    基板
５０，２２０，３１０  係合部材
６０    孔
７０    切り起こし
８０    固定手段
９０    箱体
１００  弾性部材
１１０  ビス
１２０  ビス頭
１３０  押圧力手段
２２０  切り込み
３２０  ビス
【図１】
2005019792.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005019792.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005019792.tif 000008
【図７】
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